Leptophilic ALPs in Laboratory Experiments
Karlsruhe Institute of Technology (KIT)（卡尔斯鲁厄理工学院）；Universitat de València – CSIC（瓦伦西亚大学 - 西班牙国家研究委员会）；Johannes Gutenberg University（约翰内斯·古腾堡大学）；Stockholm University（斯德哥尔摩大学）；University of Southern Denmark（南丹麦大学）
本文研究仅与带电轻子耦合的类轴子粒子，系统分析其圈诱导的光子有效相互作用，并结合LEP、E137、NA64及天体物理等实验限制，刻画MeV-GeV质量范围内的允许参数空间。
2025-11-10 hep-ex hep-ph
Do direct detection experiments constrain axionlike particles coupled to electrons?
几项实验室实验已经公布了对与电子弱耦合且质量在keV-MeV范围内的轴状粒子（ALP）的限制，前提是此类ALP包含暗物质。我们注意到，ALP辐射衰变成光子，并表明，表面上探测这些实验的参数空间的一个大的子集，寿命的ALP是短于宇宙的年龄。这样的ALP不能一致地构成暗物质，这极大地影响了对GERDA、Edelweiss-III、SuperCDMS和Majorana公布的极限的解释。此外，来自伽马射线和X射线天文学的限制排除了更宽范围的ALP-电子耦合，并取代了目前所有对6 keV至1 MeV质量范围内的暗物质ALP的实验限制。这些结论是相当独立的模型，只有在ALP与其他粒子有额外耦合的理论中，才能避免显著的微调。
2022-02-22 hep-ex hep-ph
Sensitivity to Kaon Decays to ALPs at Fixed Target Experiments
研究固定靶实验对K介子衰变产生的类轴子的敏感性，发现K介子衰变是主导产生机制，通过双光子和双缪子末态可探测ALPs，DUNE实验敏感性具竞争力。
2024-10-14 hep-ex hep-ph
Any Light Particle Searches with ALPS II: Description of the first science campaign
Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY（德国电子同步加速器）；Department of Physics, University of Florida（佛罗里达大学物理系）；Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik (Albert-Einstein-Institut)（马克斯·普朗克引力物理学研究所（爱因斯坦研究所））；Leibniz Universität Hannover（汉诺威莱布尼茨大学）；School of Physics and Astronomy, Cardiff University（卡迪夫大学物理与天文学学院）
ALPS II通过'光穿墙'技术首次探测超标准模型伪Goldstone玻色子，未发现新玻色子，灵敏度达10^-13量级，计划升级光系统提升四量级灵敏度。
2026-05-15 hep-ex
Detecting an infrared Photon within an Hour -- Transition-Edge Detector at ALPS-II
ALPS-II实验的一个基本设计要求是在10 μHz的极低仪器背景下有效探测单光子。2011年，ALPS合作开始为ALPS-II（实验的第二阶段）设置TES探测器（过渡边缘传感器）。自2013年年中以来，该装置已准备好在ALPS实验室进行表征：ADR低温恒温器（绝热退磁制冷机）作为毫开尔文环境，低噪声SQUID（超导量子干涉器件）与电子读出和光纤耦合的高效TES近红外光子作为传感器。第一次测量显示了噪声和1064 nm信号之间的良好区分。
2013-10-11 astro-ph.IM hep-ex hep-ph
Design of the ALPS II Optical System
任何光粒子搜索II（ALPS II）是目前正在德国汉堡DESY建造的一个实验，它将使用光穿透墙（LSW）方法来搜索轴子样粒子。ALPS II代表了此类实验向前迈出的重要一步，因为它将使用24个超导偶极磁铁以及双、高精度、122 m长的光学腔。本文给出了实现30多年前提出的想法的第一个全面的配方，即在墙的前后使用光学腔来增加再生光子信号的功率。该实验旨在实现对轴子粒子和光子之间耦合的灵敏度，对于质量低于0.1 meV的光子，灵敏度降至g= 2 e-11 1/GeV，超过先前实验室实验灵敏度的三个数量级。的布局和定义ALPS II的主要组成部分进行了讨论，以及达到设计灵敏度的计划。随附的论文（Hallal等人[1]）对外差检测方案进行了更深入的描述，这是ALPS II中将实现的两个独立检测系统中的第一个。
2021-12-21 hep-ex physics.ins-det physics.optics
Probing ALPs and the Axiverse with Superconducting Radiofrequency Cavities
具有电磁耦合的类轴子粒子（ALP）长期以来一直被假定为标准模型的扩展。弦论预言了一个由许多轻轴子组成的“轴宇宙”，其中一些可能构成宇宙中的暗物质和/或解决强CP问题。我们提出了一个新的实验，使用超导射频（SRF）腔，这是敏感的光ALP独立的宇宙暗物质密度的贡献。壳外ALP将产生麦克斯韦方程中的立方非线性，使得如果SRF腔以频率$ω_1$和$ω_2$泵浦，则在ALP存在的情况下，将存在具有频率$2ω_1 \pm ω_2$的模式中的功率。我们的设置在精神上类似于光穿透墙壁（LSW）实验，但由于泵浦场本身有效地将ALP转换回单个腔体内的光子，我们的灵敏度随外部场的强度而不同，与OSQAR等实验相比，在利用现有技术的同时，可以实现更高的范围。此外，一个定义明确的增加灵敏度的计划有一个有保证的物理结果：在低于电子质量的能量下首次观察到低能QED的欧拉-海森堡项。我们讨论了如何ALP的贡献可以从QED的贡献，通过一个合适的选择泵模式和腔的几何形状，并得出结论，通过描述我们提出的方案的实验ALP的最终灵敏度。
2019-07-12 hep-ex hep-ph physics.ins-det
What's new in ALPS-II
这份会议记录的贡献给出了DESY的“任何轻粒子搜索（ALPS）-II”的简要实验更新，该搜索将对标准模型之外的亚电子伏、极弱耦合粒子敏感。通过真空中的光子-隐藏光子振荡获得的隐藏扇区光子参数空间的第一批数据预计将于2014年获得。类轴子粒子搜索（意味着超导HERA磁体的安装）可能在2017年实现。
2013-09-16 hep-ex hep-ph physics.ins-det
Resonant laser power build-up in ALPS -- a "light-shining-through-walls" experiment
ALPS合作进行了一项光穿透墙壁（LSW）实验，以寻找在DESY站点的超导HERA偶极磁体内部的“弱相互作用亚电子伏粒子”（WISPs）中的光子振荡。在本文中，我们报告的第一次成功集成的大规模光学腔，以提高可用功率的WISP生产在这种类型的实验。其关键元件是一个频率可调窄线宽连续波激光器作为主光源和一个电子反馈控制回路，以稳定的功率积累。我们描述和表征我们的设备，并证明了一个简短的示例性运行的基础上的数据分析程序。
2009-05-26 hep-ex hep-ph physics.ins-det
Exploring muonphilic ALPs at muon colliders
本文研究了在μ子对撞机上探索GeV尺度亲μ子类轴子粒子（μALPs）的产生与衰变通道，发现中微子对加μALP在电弱破坏情形下最有效，光子加μALP在电弱保持情形下更优，且未来对电弱破坏情形的限制更强。
2023-07-03 hep-ex hep-ph
New ALPS Results on Hidden-Sector Lightweights
ALPS合作运行了一个“光透过墙”（LSW）实验，以寻找光子振荡到“弱相互作用亚电子伏粒子”（WISPs），通常由标准模型的扩展预测。实验是在DESY的一个超导HERA偶极磁体周围进行的。由于实验的几次升级，我们能够将光子-WISP-光子转换的概率限制在几个10^{-25}。这些限制导致了今天最严格的实验室对低质量类轴子粒子，隐藏光子和微荷电粒子的存在的限制。
2010-04-08 hep-ex hep-ph physics.ins-det
The Any Light Particle Search experiment at DESY
任意光粒子搜索（ALPS~II）是一项光穿墙实验，目的是寻找亚电子伏特质量范围内的类轴子基本粒子，这些粒子是天体物理学和宇宙学的产物，符合暗物质的要求。ALPS~II的目标是测量$2\times 10^{-11}\,\mathrm{GeV^{-1}}$的轴子-光子耦合，这比以前的LSW实验好几个数量级，因此将研究一个新的参数范围。通过将磁场相互作用长度提高到2 $\times$ × 106 μ m，并通过在不透光屏障的每一侧上放大光腔中的信号，实现了提高的性能。预期信号为每天1个光子的量级，其将由具有非常低的$\mathcal O(10^{-6}\,\mathrm{Hz})$暗计数率的光子探测器测量。本文介绍了单光子探测的实验设计、研究现状和进展，重点介绍了单光子探测技术。
2022-02-15 hep-ex physics.ins-det
A Proposal for an ALPs-Chameleon Experiments Station
人们普遍认为，某些天文学和宇宙学观测可以通过调用暗物质和暗能量（DM/DE）的概念来解释。将标准模型直接扩展到DM/DE，得到了标量场，并预测了通过光磁耦合产生的粒子。在适当的条件下，这些粒子应该可以在地球实验室环境中观察到。尽管人们做了许多尝试来观察这些粒子，但都没有成功。因此，大多数搜索都集中在检测多GeV的暗物质WIMPS上。然而，最近的研究已经在较轻的暗物质，亚电子伏特，WISP质量范围内进行。相比之下，人们在寻找暗能量粒子方面做得很少。本文描述的ALPs-Chameleon Experiments Stations（ACES）计划提出了一种紧凑的站，其将搜索两个暗扇区粒子。最后，值得注意的是，这两种粒子-暗能量和暗物质-可以在同一磁场中同时产生，并有可能在DM和DE粒子之间发生相互作用。因此，通过使用标准物质工具从两个暗扇区产生粒子，ACES可能会以很少的投资提供三扇区发现的巨大成果。
2014-03-25 hep-ex physics.ins-det
ALP Searches at the LHC: FASER as a Light Shining through Walls Experiment
我们建议使用FASER作为一个光照射通过墙壁的实验，以寻找轴子和类轴子粒子（ALP）。大型强子对撞机碰撞产生高强度和高能量的光子通量在向前的方向，可以振荡成ALP的磁场，用于限制束。这些ALP然后穿过大约100米的岩石，然后到达FASER的磁场，在那里它们可以转换回光子并被电磁量热计检测到。在接下来的几年里，FASER和它的继任者FASER 2在向前物理设施将能够探索区域的ALP参数空间无法访问的其他实验室为基础的实验。
2023-02-14 hep-ex hep-ph
Characterization, 1064 nm photon signals and background events of a tungsten TES detector for the ALPS experiment
过渡边缘传感器（TES）的高效率，低背景和单光子检测使得这种类型的探测器在广泛的不同类型的应用中具有吸引力。在本文中，我们提出了第一个特征的TES中使用的任何光粒子搜索（ALPS）实验寻找新的基本超轻粒子。首先，我们描述了ALPS TES探测器的设置和主要组件（TES，毫开尔文低温恒温器和SQUID读出）及其性能。其次，我们解释了一个专门的分析方法，单光子光谱和拒绝非光子背景。最后，我们报告的结果，从广泛的背景测量。考虑事件选择，针对$1064~{\rm nm}$的波长进行优化，我们实现了$\sim 10^{-3}$的背景抑制，对于通过选择的光子具有$\sim 50~\%$效率。最终的总效率为$23~\%$，暗计数率为$8.6 \cdot 10^{-3}~{\rm s}^{-1}$。我们观察到热光子的堆积事件是主要的背景成分。
2015-02-27 hep-ex physics.ins-det physics.optics
Probing ALPs at the CERN Gamma Factory
拟议中的欧洲核子研究中心伽马工厂的目标是每秒产生能量高达400兆电子伏的$\sim 10^{17}$光子。光子束强度预期为比MeV能量范围内的当前可用光子束的强度大$\mathcal{O}(10^7)$的因子。在这项工作中，我们探索其潜在的探测物理超越标准模型。特别是，我们讨论了搜索轴子样粒子（ALP）与光子的主要耦合，并考虑各种生产方案-固定的目标，光子-光子碰撞，转换的磁场和检测方案-通过衰变到光子或反向转换。我们发现，在一个固定的目标模式的伽玛工厂可以探测ALP与质量$m_a \lesssim \mathcal{O}(100\,\mathrm{MeV})$和衰变常数大于$10^7$ GeV，提高了一个数量级的发现潜力以前的束流收集器实验。
2021-05-31 hep-ex hep-ph
Towards the first axion search results of the Any Light Particle Search II experiment
本文介绍了德国DESY的ALPS II“光穿墙”轴子搜寻实验的首批进展：搭建了超导磁铁串与长储存时光腔，2023年首次科学运行实现一定灵敏度的轴子-光子耦合搜寻，最终结果预计2024年初发布。
2024-01-26 hep-ex
The heterodyne sensing system for the ALPS II search for sub-eV weakly interacting particles
ALPS II，任何光粒子搜索，是第二代光透过墙实验，寻找轴子样粒子。该实验目前正从设计和建造阶段过渡到调试阶段，科学运行预计将于2021年开始。ALPS II计划使用两种不同的传感方案来确认轴子样粒子的潜在检测或验证它们与$g_{aγγ}\leq2\times10^{-11}\text{GeV}^{-1}$的两个光子的耦合强度的上限。本文讨论了外差传感方案（HET），这将是第一个计划部署到检测再生光。它提出了光学布局的关键细节，长度和对齐感测方案，设计功能，以尽量减少杂散光的杂散信号，以及几个控制和否决通道特定于HET的调试和操作仪器，并校准检测器的灵敏度。
2021-02-07 hep-ex physics.ins-det physics.optics
MINER Reactor Based Search for Axion-Like Particles Using Sapphire (Al2O3) Detectors
MINER实验利用低温蓝宝石探测器和靠近反应堆的优势，首次在1 MW TRIGA核反应堆附近搜索类轴子粒子，排除了低至特定耦合常数的ALPs，展示了探测低质量ALPs的潜力。
2025-04-29 hep-ex
Simulations for direct dark matter searches using ALPS II's TES detection system
本研究模拟 ALPS II 的 TES/SQUID 单光子探测系统，评估其借助低暗计数率、电子散射信号及本底排除与校准方法实现亚 MeV 暗物质直接搜寻和亚 eV 灵敏度的可行性。
2024-07-03 hep-ex physics.ins-det
A first application of machine and deep learning for background rejection in the ALPS II TES detector
针对ALPS II实验中TES探测器的低信号事例率问题，研究了用于排除背景事例的机器学习与深度学习算法，首次将卷积神经网络应用于TES测量时间序列数据的分类，为暗物质候选粒子探测提供灵敏的探测方案支持。
2023-04-17 hep-ex physics.ins-det
Any Light Particle Searches with ALPS II: first science results
University of Florida（佛罗里达大学）；Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY（德国电子同步加速器）；Radboud University（拉德堡德大学）；Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik (Albert-Einstein-Institut)（马克斯·普朗克引力物理学研究所（爱因斯坦研究所））；Leibniz Universität Hannover（汉诺威莱布尼茨大学）；Cardiff University（卡迪夫大学）
ALPS II实验首次尝试探测轴子等轻量子粒子，未发现证据，但对双光子耦合强度设定了更严格的限制，并展示了实验的稳定运行和校准能力。
2026-05-15 astro-ph.GA hep-ex hep-ph
Revised constraints and Belle II sensitivity for visible and invisible axion-like particles
轻赝标量主要与标准模型规范玻色子（所谓的类轴子粒子或ALP）相互作用，经常出现在标准模型的扩展中。在这项工作中，我们审查和更新现有的限制在千电子伏到GeV质量区域的对撞机，束流收集器实验和天体物理学的ALP。我们还提供了Belle II的预期灵敏度的详细计算，该Belle II可以搜索可见和不可见的衰变ALP以及长寿的ALP。Belle II的灵敏度被认为是大大优于先前的估计，涵盖了广泛的相关参数空间。特别是，Belle II可以探索一类有趣的暗物质模型，其中ALP介导了标准模型和暗物质之间的相互作用。在这些模型中，遗迹丰度可以通过共振冻结来设置，从而产生一个高度预测的场景，该场景与所有现有的约束条件一致，但在不久的将来可以在Belle II进行单光子搜索。
2018-01-04 hep-ex hep-ph
Atmospheric axion-like particles at Super-Kamiokande
我们考虑一个亲μ介子类轴子粒子（ALP），记为$a$，轻于μ介子质量的两倍。这个质量范围的ALP主要衰变成一对光子，由三角形μ介子环引起。这种轻嗜μ-ALP天然地是长寿命的。在大气层中，ALP大量产生于空气簇射中的带电介子衰变，如$π^\pm \to μ^\pm νa$，通过ALP-μ子耦合$g_{aμμ}$。在传播数十公里后，ALP在地球表面附近的大容量切伦科夫探测器（如Super-Kamiokande（SK））内与$a\to γγ$一起衰减。我们发现目前的SK观测对质量范围[1 MeV，30 MeV]的亲μ子ALP和ALP-μ子耦合$[10^{-3}$，$10^{2}]$的约束，假设[ $10^{-3}$ km，$10^6$ km]中的适当衰变长度$cτ_a$依赖于或独立于$g_{aμμ}$。我们的结论是，这种异国情调的状态的大气搜索可以补充对撞机和束流收集实验以及天体物理探测。
2022-11-09 hep-ex hep-ph
Search for short- and long-lived axion-like particles in $H\rightarrow a a \rightarrow 4γ$ decays with the ATLAS experiment at the LHC
利用ATLAS实验140 fb$^{-1}$数据，搜寻希格斯玻色子衰变为两个类轴子粒子再衰变至四光子的过程，覆盖宽质量与耦合范围，未发现显著信号，并给出分支比上限。
2024-12-17 hep-ex
Axion-Like Particles at the ILC Giga-Z
类轴子粒子（ALP）是标准模型的一个通用的、可计算的、有良好动机的扩展，具有深远的现象学意义。仅耦合到超荷的ALP代表了此类模型的一个子集，将ALP耦合到光子和$Z$玻色子。我们研究目前的约束这一类的模型与ALP质量在100 MeV至100 GeV的范围内，特别注意100 MeV至10 GeV之间的区域，参数空间的一部分，这是生病的约束，目前的实验。我们表明，超过$10^{9}$ $Z$玻色子产生的Giga-Z模式的未来ILC实验，结合其探测器的高粒度的性质，将允许ALP耦合到超荷被发现的耦合下降到近$10^{-5}\,\rm{GeV^{-1}}$的质量范围从0.4到50 GeV。
2021-01-02 hep-ex hep-ph
PASSAT: Particle Accelerator helioScopes for Slim Axion-like-particle deTection
提出了一种在粒子加速器实验中寻找类轴子粒子的新方法。通过Primakoff效应在目标处产生的ALP随后进入具有磁场的区域，在那里它们被转换为光子，然后被检测到。被称为“用于细长类轴子粒子探测的粒子加速器”（PASSAT）的太阳镜，我们的建议使用轴子太阳镜的原理，但用靶材料中产生的ALP代替Sun中产生的ALP。由于我们依赖于ALP-光子转换，我们的建议探测了轻（纤细）ALP，这些ALP是依赖于ALP衰变的实验室实验无法获得的，并补充了更多依赖于模型的天体物理探测器。我们首先重新解释现有的数据从NOMAD exp的PASSAT光，并限制ALP轻于~100 eV和ALP光子耦合大于~ $10^{-4}$ GeV $^{-1}$的参数空间。作为可行的低成本实验改进NOMAD限制的基准，我们研究了重新使用CAST磁体和拟议的BabyIXO实验的可能性，并将它们放置在CERN拟议的BDF设施中，以及一些新的探测器。我们发现，这些实现的PASSAT允许直接探测的参数空间的ALP轻于~100 eV和ALP-光子耦合大于~4 x $10^{-6}$ GeV $^{-1}$，这是尚未被探测的实验室产生的ALP的EXP的区域。与其他主要依赖于蒙特卡罗模拟的在强子束流收集器环境中探测单光子或双光子事件的方案不同，本方案中的背景（BG）可以直接在原位测量，其抑制可以优化，不可约的BG可以统计地减去。对其他…
2020-02-19 hep-ex hep-ph
Photon-jet events as a probe of axion-like particles at the LHC
类轴子粒子（ALP）是标准模型（SM）的许多扩展预测。当ALP的质量在MeV到GeV的范围内时，宇宙学和天体物理学将在很大程度上无关紧要。在这项工作中，我们调查这样的光ALP通过ALP-strahlung过程$pp \to V a (\to γγ)$在14 TeV的LHC与3000 fb的积分亮度光度$^{-1}$（HL-LHC）。与光子射流算法，我们表明，我们的方法可以探测的质量范围的ALP，这是无法访问以前的LHC实验。在0.3GeV ~ 10 GeV的ALP质量范围内，所得到的结果可以超过现有的ALP-光子耦合极限。
2021-10-26 hep-ex hep-ph
Displaced or invisible? ALPs from $B$ decays at Belle II
本研究针对Belle II实验，提出B介子衰变产生类轴子粒子的不可见信号搜索新策略，分析了位移与不可见信号的互补性，显著提升了小耦合探测灵敏度，并明确了不同质量区间的最优探测方式。
2023-06-14 hep-ex hep-ph
Inverse Primakoff Scattering for Axionlike Particle Coupling
本研究发现逆Primakoff过程的新非弹性通道，结合XENONnT与TEXONO实验数据，探测并排除了太阳ALPs在1 eV-10 keV质量区间的新耦合参数空间，指出DM-ALPs衰变区无约束，未来项目可开辟100 eV-1 MeV新观测窗口。
2023-08-28 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Current Status of the K2K Experiment
介绍了K2K（KEK到Kamioka）长基线中微子振荡实验的现状。
2001-04-10 hep-ex
Search for new light particles at ILC main beam dump
我们进行了可行性研究的束流收集实验在国际直线对撞机（ILC）。为了研究在实验中对新的轻粒子的敏感性，我们考虑了轴子样粒子（ALP）和轻标量粒子耦合到带电轻子的模型。对于这两种模型，我们表明，检测灵敏度几乎是一个数量级高于其他束流收集器实验中的小耦合区域。对于ALP，它表明，ILC束流收集实验是高度互补的天体物理界。此外，对于标量粒子模型，可以探索μ子$g-2$实验所青睐的区域。
2021-03-23 hep-ex hep-ph
Axion-like Particles at Future Neutrino Experiments: Closing the "Cosmological Triangle"
类轴子粒子（Axion-like particles，ALPs）为寻找新的物理学提供了一个有希望的方向，而各种各样的模型都包含了ALPs。我们指出，未来的中微子实验，如DUNE，具有竞争力的灵敏度ALP信号。高强度质子束撞击靶不仅能产生大量的中微子，而且能产生由停留在靶中的带电粒子簇射产生的级联光子。因此，与光子相互作用的ALP可以通过Primakoff效应以高强度产生（通常是能量上的），然后通过逆Primakoff散射或衰变到光子对在近探测器处留下它们的签名。此外，高性能近距离检测器允许区分ALP信号和潜在背景，进一步提高信号灵敏度。我们表明，一个沙丘般的探测器可以探索范围广泛的参数空间在ALP光子耦合$g_{aγ}$与ALP质量$m_a$，包括一些区域不受现有的界限，"宇宙学三角形"将得到充分的探索和灵敏度极限将达到$m_a\sim3-4$ GeV和下降到$g_{aγ}\sim 10^{-8} {\rm GeV}^{-1}$。
2021-05-17 hep-ex hep-ph
Leptophilic Axion-like Particles at Forward Detectors
本研究探讨亲轻子轴子类粒子（ALPs）在LHC前向探测器中的探测，提出对奇异强子衰变的包容性搜索，并分析亲电子与亲缪子情景下的实验约束。
2025-03-01 hep-ex hep-ph
Present Status of the K2K Experiment
介绍了K2K（KEK到Kamioka）长基线中微子振荡实验的新结果。
2002-10-11 hep-ex
Axionlike particles searches in reactor experiments
反应堆中微子实验为类轴子粒子的研究提供了丰富的环境。利用核反应堆堆芯产生的强光子通量，这些实验有可能探测质量低于10 MeV的ALP。我们探讨这些搜索的可行性，考虑通过Primakoff和康普顿的过程，以及核过渡产生的ALP。这些粒子随后可以通过逆普里马科夫散射和逆康普顿散射与附近探测器的材料相互作用，或者通过轴向电吸收，或者它们可以衰变成光子或电子-正电子对。我们表明，基于反应堆的中微子实验有很高的潜力来测试ALP光子耦合和质量，目前只探测宇宙学和天体物理学观测，从而提供互补的实验室为基础的搜索。此外，我们将展示如何反应堆设施将能够测试以前未探索的区域中的$\sim$兆电子伏ALP质量范围和ALP电子耦合的顺序$g_{aee} \sim 10^{-8}$以及ALP核子耦合的顺序$g_{ann}^{(1)} \sim 10^{-9}$，测试区域超出TEXONO和Borexino限制。
2020-11-04 hep-ex hep-ph nucl-ex
Probing new physics at the LUXE experiment
在DESY汉堡进行的LUXE实验（Laser und XFEL Experiment）使用欧洲XFEL的电子束，旨在探测高强度激光脉冲与高能电子或光子束之间碰撞产生的非微扰机制中的QED。这种设置还提供了一个独特的机会，探测物理超越标准模型。在这个过程中，我们表明，通过利用LUXE产生的大光子通量，可以探测类轴子粒子（ALP）高达350 MeV的质量和$3\times{10}^{-6}\ \mathrm{GeV}^{-1}$的光子耦合。这个范围与NA 62的无背景投影相当。此外，我们将讨论其他新物理的探针，如ALP-电子耦合。
2022-11-20 hep-ex hep-ph
Discovering Axion-Like Particles with Photon Fusion at the ILC
对耦合到电弱玻色子的类轴子粒子（ALP）的实验搜索跨越了广泛的ALP质量范围，从MeV的束流收集实验搜索到TeV的LHC搜索。在这里，我们研究了一个有趣的参数空间范围内的ALP夫妇只超荷。在GeV到数百GeV的质量范围内，ALP通过光散射对光的贡献可以是显著的。通过简单的运动学切割，我们表明，在$\sqrt{s} = 250\,\rm{GeV}$或$\sqrt{s} = 500\,\rm{GeV}$运行的ILC可以发现ALP在这个范围内的质量与显着较小的耦合到SM比以前的实验，下降到$g_{aBB} = 10^{-3}\,\rm{TeV}^{-1}$。
2021-08-26 hep-ex hep-ph
Toward a search for axion-like particles at the LNLS
本研究提出在巴西同步辐射光源实验室（LNLS）通过正负电子湮灭通道开展首次轴子样粒子搜索，推导了实验预期灵敏度，发现其可探测1-55 MeV质量区间及低至特定量级的ALP-电子耦合，有望覆盖未探索的参数空间并成为拉丁美洲首个暗物质探测器。
2023-05-22 hep-ex hep-ph
Collider constraints on axion-like particles
综述了在对撞机上寻找类轴子粒子（ALP）的现状和前景，主要集中在欧洲核子研究中心（CERN）大型强子对撞机上。在大型强子对撞机上，通过寻找二光子、三光子和四光子终态中的新$a\toγγ$共振，已经对质量超过几个GeV的耦合到光子以及Z玻色子或希格斯玻色子的ALP进行了限制。分析了质子-质子和铅-铅碰撞中的包容和排斥双光子pp，PbPb $\to a \to γγ(+X)$，以及奇异Z和Higgs玻色子衰变pp $\to \mathrm{Z},\mathrm{H}\to aγ\to 3γ$和pp $\to \mathrm{H}\to aa \to 4γ$.排他搜索PbPb碰撞提供了最好的排除限制ALP群众$m_a\approx 5-$ 100 GeV，而其他渠道是最有竞争力的$m_a\approx 100$ GeV $-$ 2.6 TeV。在95%的置信水平下，排除了高达$\sim$ 100 nb的集成ALP生产截面，对应于在宽质量范围内对低至$g_{aγ}\approx$ 0.05 TeV $^{-1}$的轴子-光子耦合的约束。预计在未来十年，在LHC接近$g_{aγ}\approx 10^{-3}$ TeV $^{-1}$时，$-$ 100的这些限制将比$m_a\approx 1$ GeV $-$ 5 TeV提高10倍。
2021-02-24 hep-ex hep-ph nucl-ex
New Exclusion Limits for the Search of Scalar and Pseudoscalar Axion-Like Particles from "Light Shining Through a Wall"
超越标准模型的物理学预言了新粒子的可能存在，这些新粒子可以在亚电子伏特范围内的低能前沿进行搜索。OSQAR光子再生实验在9 T横向磁场中，在前所未有的$2 \times 14.3$ m长度上，从可见光子到“弱相互作用亚电子伏粒子”（如轴子或类轴子粒子（ALP））的量子振荡中寻找“光穿墙”。2014年，该实验以出色的灵敏度运行，使用18.5 W连续波激光器以532 nm的单一波长发射绿光。在墙后没有检测到再生光子，将轴子和ALP的存在极限推到了这种实验室实验的前所未有的水平。在95%的置信水平下，可能的赝标量和标量ALP的双光子耦合可以被限制在几乎无质量的极限中，分别小于$3.5\cdot 10^{-8}$ GeV $^{-1}$和$3.2\cdot 10^{-8}$ GeV $^{-1}$。
2015-08-25 hep-ex physics.ins-det
Axion-like Particle Searches at DarkQuest
在质子束定靶实验中，可以大量产生与标准模型相互作用的类轴子粒子。因此，寻找它们的位移衰变是寻找质量在MeV到GeV范围内的ALP的有效搜索策略。聚焦于ALP主要与光子或胶子相互作用的基准模型，我们表明费米实验室的DarkQuest实验将能够测试以前无法访问的参数空间。我们特别注意的胶子耦合ALP生产和衰变计算，这已被证明是一个问题，在许多现有的预测的自洽性。我们还应用这些结果来探索ALP参数空间中现有的约束。
2022-02-06 hep-ex hep-ph
Looking for new strategies to probe low mass axion-like particles in ultraperipheral heavy-ion collisions at the LHC
本文提出在LHC超外围PbPb碰撞中利用LHCb和ALICE实验，通过要求衰变顶点在初级顶点区域外来识别长寿命低质量类轴子粒子，并给出其运动学分布与基准截面预测。
2025-01-23 hep-ex hep-ph
Any Light Particle Search II -- Technical Design Report
本文件是2012年8月提交给DESY PRC并于2012年11月审查的DESY“任何轻粒子搜索”（ALPS-II）第二阶段技术设计报告的摘录。ALPS-II是一个“光透过墙”的实验，它寻找光子振荡进入弱相互作用的亚电子伏特粒子。这些通常是由标准模型的扩展预测和天体物理现象的动机。ALPS-II项目的第一阶段于2013年2月21日获得DESY管理层的批准。
2013-08-02 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Production and Detection of Axion-like Particles by Interferometry
我们提出了一个干涉测量实验的轴子样粒子（ALPs）的检测。在普通的光子再生（光穿过墙壁）实验中，激光束穿过磁场渗透的区域，光子通过Primakoff过程转换为ALP，导致轻微的功率损失和相移。然后将光束与源自相同源的参考光束组合。检测到输出强度的变化将发出ALP（或可能以类似方式耦合到光子的其他粒子）存在的信号。因为只需要一个转换阶段，所以信号是${\cal O}(g^2_{aγγ})$，而不是用于光子再生实验的${\cal O}(g^4_{aγγ})$，其中$g_{aγγ}$是ALP和光子之间的耦合。这种对光子再生的改进由于散粒噪声的存在而无效，然而散粒噪声可以通过使用压缩光来减少，从而导致对$g_{aγγ}$的灵敏度比普通光子再生实验提高了$10^{1/2}$的数量级（假设$10{\rm dB}$噪声抑制）。此外，我们的设置可以直接结合光学延迟线或法布里-珀罗腔，以$n\sim10^3$的因子增强信号，其中$n$是激光束折叠的次数。这样，与光子再生实验中实现的$n^{1/4}$增强相比，我们可以通过另一个因子$n^{1/2}\sim 10^{1.5}$更好地约束$g_{aγγ}$。
2012-09-17 astro-ph.IM hep-ex hep-ph
Searches for GeV-Scale ALPs at RHIC
KEK Theory Center, IPNS, KEK（高能加速器研究机构理论中心）；School of Natural Sciences, Institute for Advanced Study（高等研究院自然科学院）；Leinweber Institute for Theoretical Physics, University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校莱因韦伯理论物理研究所）；Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe (WPI), University of Tokyo（东京大学宇宙数学统一起源世界顶级研究中心）；Theoretical Physics Group, Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室理论物理组）
提出利用RHIC的超外围Au+Au碰撞数据，通过共振过程γγ→a→γγ搜索轴子类似粒子，模拟信号与背景，估计对ALP-光子耦合的灵敏度，覆盖未探索参数空间。
2026-06-05 hep-ex hep-ph
Light-shining-through-walls with lasers
光穿墙实验是寻找具有最小模型依赖性的弱相互作用细长粒子的实验。它们的优点是，不仅检测，而且WISP的生产都在实验室中进行，因此可以控制。使用激光是大多数质量区的首选，并导致世界上最严格的实验室限制（ALPS I）。在欧洲核子研究中心，OSQAR有望超越这些，目前正在建立DESY ALPS II，计划探测轴子样粒子与光子耦合到$|g_{aγ}|\gtrsim 2\cdot10^{-11}$ GeV $^{-1}$，这是一个受到许多天体物理学暗示青睐的区域。
2014-10-07 hep-ex physics.ins-det
Long-lived Axion-Like Particles from Tau Decays
本文研究仅与轻子耦合的长寿命类轴子粒子在τ衰变中的产生，利用CHARM和BEBC数据给出衰变常数新限制，并预测SHiP等未来实验的灵敏度可提升一个数量级以上。
2025-07-21 hep-ex hep-ph
Probing Virtual Axion-Like Particles by Precision Phase Measurements
提出了一个基于非均匀磁场中轴子-光子相互作用的类轴子粒子探测实验。研究了虚偏振态对腔内光子偏振态的影响，提出了一种探测方案。我们发现，腔的正常模式是不同的分散，由于他们的耦合到ALP在存在的背景磁场。这种双折射又可以作为腔偏振模式之间的相位差来观察。对于压缩光源，信号被显著增强。我们认为，放大的信号允许排除一系列的轴子质量$6\times10^{-4}\text{eV}\lesssim m_{a}\lesssim 6\times10^{-3}\text{eV}$，即使在非常小的轴子光子耦合常数的潜力，达到灵敏度的QCD轴子。我们的计划允许排除一系列的轴子质量，尚未被其他实验技术所覆盖。
2022-06-19 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
ALP Search Using Precessing Light in a Magnetized Fabry Perot Cavity
在本文中，我们概述了一个实验，以检测转换的光子到轴子类粒子（ALP）在一个强磁场。我们表明，通过调制通过法布里-珀罗腔的光的偏振，使其有效地在调制频率进动，产生的信号是成比例的平方，而不是ALP-光子耦合常数的四次方。假设散粒噪声是噪声的主要来源，我们估计，这种方法是敏感的ALP质量小于$10^{-4} eV$和耦合的顺序，以$g_{aγ}\sim 1.6\times 10^{-11} \text{GeV}^{-1}$与10米，10 T的磁铁，和$g_{aγ}\sim 1.6\times 10^{-12} \text{GeV}^{-1}$与100米的磁铁设想的ALPs-IIc。具有这些特性的ALP被用来解释BLAZARs发射的超高能伽马射线对河外背景光（EBL）的明显透明性。
2022-03-03 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Long-lived axionlike particles from electromagnetic cascades
California Institute of Technology（加州理工学院）；York University（约克大学）；CERN（欧洲核子研究组织）
本文研究了在束流探测实验中轴子样粒子的产生，更新了SHiP的灵敏度曲线，并为BDX提供了新的预测，探索了轴子参数空间的新区域。
2026-03-24 hep-ex hep-ph
Semi-dark Higgs decays: sweeping the Higgs neutrino floor
我们研究了奇异的希格斯衰变$h \to Z X$，其中$X$是一种不可见的超越标准模型（SM）的粒子，导致半暗的最终状态。这种奇特的希格斯衰变可能发生在类轴子粒子（ALP）、暗光子或SM和暗物质之间的赝标量介质的理论中。SM过程$h\to Zν\barν$代表了这些新物理搜索的不可约的“中微子地板”背景，也为它们提供了目标实验灵敏度。我们分析了$h \to Z + \text{invisible}$搜索在大型强子对撞机和未来的ILC，表明这些外来的希格斯衰变可以产生敏感性的参数空间的ALP和暗物质模型的未开发区域。
2022-06-02 hep-ex hep-ph
Axion-Like Particle Production at Beam Dump Experiments with Distinct Nuclear Excitation Lines
本文以 IsoDAR 为例，提出利用束流 dump 中单能核退激光子搜索类轴子粒子，可弥补传统 QCD 轴子搜索的空白并拓展对核子/电子耦合参数空间的灵敏度，同时给出优化同位素静止衰变实验设计的思路。
2023-05-25 hep-ex hep-ph
Simulation and measurement of Black Body Radiation background in a Transition Edge Sensor
针对ALPS II实验单光子探测的低本底需求，研究了NIST钨基TES，证实黑体辐射为主要本底，开发的模拟框架可复原本底光谱，提升能量分辨率可将信号区本底降一个数量级，但仍需进一步降低。
2025-05-13 hep-ex physics.ins-det
